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Publicação
A microservice-based digital twin for optimized energy management and decarbonization of the Port of Funchal
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 21.5 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta avançada de gestão de energia para o
setor marítimo, materializada como um Digital Twin (Gémeo Digital) do Porto do Funchal. O
sistema visa apoiar a transição energética do porto, nomeadamente a eletrificação e a otimização
do consumo energético, contribuindo para a sua descarbonização. A solução proposta adota uma
arquitetura moderna baseada em microsserviços, permitindo a integração modular de diversas
componentes complexas, como a modelação energética de navios, a análise de fluxos de potência
em corrente contínua (DC), e ferramentas de visualização interativa.
ODigital Twin integra dados em tempo real da infraestrutura portuária e dos navios, recorrendo a
técnicas de modelação preditiva e machine learning para estimar perfis de consumo energético. São
exploradas as vantagens das redes DC, incluindo o dimensionamento otimizado da rede elétrica
e a avaliação de indicadores de desempenho (Key Performance Indicators (KPIs)) em termos de
eficiência, custos e impacto ambiental, comparativamente com soluções tradicionais em corrente
alternada (AC). A componente de visualização, desenvolvida com tecnologias web modernas, ofer
ece aos stakeholders portuários uma interface intuitiva para análise de cenários, monitorização e
apoio à decisão. Este trabalho demonstra a viabilidade e os benefícios de uma abordagem Digital
Twin baseada em microsserviços para a gestão energética e sustentabilidade em infraestruturas
portuárias complexas.
This thesis presents the development of an advanced energy management tool for the maritime sector, embodied as a Digital Twin of the Port of Funchal. The system aims to support the port’s energy transition, particularly electrification and energy consumption optimization, contributing to its decarbonization. The proposed solution employs a modern microservice-based architecture, enabling the modular integration of diverse complex components, such as vessel energy modeling, Direct Current (DC) power flow analysis, and interactive visualization tools. The Digital Twin integrates real-time data from port infrastructure and vessels, utilizing predictive modeling and machine learning techniques to estimate energy consumption profiles. The advan tages of DC grids are explored, including optimized electrical network sizing and the evaluation of KPIs for efficiency, costs, and environmental impact, compared to traditional AC solutions. The visualization component, developed with modern web technologies, provides port stakehold ers with an intuitive interface for scenario analysis, monitoring, and decision support. This work demonstrates the feasibility and benefits of a microservice-based Digital Twin approach for energy management and sustainability in complex port infrastructures.
This thesis presents the development of an advanced energy management tool for the maritime sector, embodied as a Digital Twin of the Port of Funchal. The system aims to support the port’s energy transition, particularly electrification and energy consumption optimization, contributing to its decarbonization. The proposed solution employs a modern microservice-based architecture, enabling the modular integration of diverse complex components, such as vessel energy modeling, Direct Current (DC) power flow analysis, and interactive visualization tools. The Digital Twin integrates real-time data from port infrastructure and vessels, utilizing predictive modeling and machine learning techniques to estimate energy consumption profiles. The advan tages of DC grids are explored, including optimized electrical network sizing and the evaluation of KPIs for efficiency, costs, and environmental impact, compared to traditional AC solutions. The visualization component, developed with modern web technologies, provides port stakehold ers with an intuitive interface for scenario analysis, monitoring, and decision support. This work demonstrates the feasibility and benefits of a microservice-based Digital Twin approach for energy management and sustainability in complex port infrastructures.
Descrição
Palavras-chave
Digital twin Gestão de energia Descarbonização marítima Microsserviços Redes DC Energy management Maritime decarbonization Microservices DC grids Informatics Engineering . Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia